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Caso de estudio · Logística · Raspberry PLC

Lee y clasifica cada paquete en la entrada. Contrólalo desde la oficina.

Lectura de códigos, clasificación, base de datos y control remoto.

1Raspberry PLC: controlador maestro, base de datos y servidor
USBlector de códigos de barras en la entrada del almacén
2copias de los datos: en el PLC y en la nube
Oficinaórdenes, marcha/paro y mensajes de emergencia por internet

Conoce cada paquete desde que entra.

Y localízalo en todo momento.

Este caso de estudio es un diseño de referencia de Industrial Shields, no la instalación de un cliente con nombre. El objetivo: desarrollar y optimizar un almacén logístico con PLC basados en Raspberry Pi. Los paquetes se clasifican al entrar, según los patrones que tú definas, y se almacenan de forma que se sabe en todo momento dónde están. Un servidor guarda los datos y permite el control a distancia desde cualquier lugar. El caso no publica ninguna ubicación, volumen de paquetes ni resultados medidos.

El reto

Clasifica cada paquete al entrar. Sabe dónde está.

Para competir, una empresa tiene que entregar un buen producto en el menor tiempo. En un almacén, eso significa procesos que hagan lo máximo en el menor tiempo posible. El caso propone control electrónico: sensores en cada etapa de la recogida y la distribución, más elementos de comunicación, para que una operativa antigua se convierta en un almacén de la industria 4.0.

01

Control en la entrada

El caso lo dice claro: para no perder el control de los paquetes en todo el proceso, hace falta control en el momento de la entrada.

02

Un sitio para cada caja

Cada caja tiene un lugar específico, controlado por sensores. Así el almacén mantiene el control total del stock.

03

Datos al alcance de la oficina

Los datos tienen que guardarse, copiarse y verse desde cualquier lugar. La oficina central también tiene que enviar órdenes al almacén.

Clasificados con tus propios patrones

Los paquetes se clasifican según los patrones que tú definas y se almacenan de forma que se sabe en todo momento dónde están. El caso no fija los patrones. Son tuyos.

Cómo funciona

Tres bucles: leer, clasificar, informar.

Cada bucle muestra una parte del diseño. Pulsa los botones y mueve el control deslizante. Los tres paneles comparten una sola simulación: un paquete que confirmas en el bucle 1 viaja por la cinta en el bucle 2, y la oficina puede parar la cadena en el bucle 3. Códigos, carriles, frecuencias y tiempos son ejemplos, no datos de una instalación.

Bucle 1 · Lectura en la entrada

Un lector USB de códigos de barras identifica cada paquete.

En la entrada, un lector de códigos de barras conectado por USB al Raspberry PLC lee la información de cada paquete. El PLC la guarda en su propia base de datos. Un televisor con conexión HDMI muestra los datos del paquete en todo momento. Cuando el paquete se confirma, pasa a la cinta.

  • Lector de códigos de barras en un puerto USB del PLC
  • Un televisor en el almacén muestra los datos del paquete en todo momento
  • Cada lectura queda guardada en la base de datos del PLC
LectorUSBRaspberry PLCPKG-0412Carril BTV

Filas en la base de datos del PLC (ejemplo)

    Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una instalación.

    Bucle 2 · Clasificación en la cinta

    El PLC arranca los motores. Los sensores siguen al paquete.

    Cuando un paquete se confirma, el PLC activa los motores y las cintas transportadoras lo llevan a su destino. Un variador de frecuencia gobierna los motores, así el PLC los controla sin ocupar E/S innecesarias. Los sensores a lo largo de la cinta le dicen al PLC dónde está el paquete. El caso propone detectores de movimiento o de peso.

    • Motores con variador de frecuencia: sin E/S innecesarias
    • Sensores a lo largo de la cinta: detectores de movimiento o de peso
    • Cada caja acaba en su sitio: control total del stock
    A0S1B0S2C0S3Variador30 Hz
    EN LA CINTASENSOR 1SENSOR 2SENSOR 3EN SU SITIO
    30 Hz

    Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una instalación.

    Bucle 3 · Informe y control remoto

    Base de datos propia, servidor propio y una copia en la nube.

    El PLC actualiza su base de datos con cada lectura nueva y hace copias de seguridad en la nube. También ejecuta su propio servidor, así la oficina central ve el almacén por internet. Desde la oficina puedes enviar órdenes, actuar sobre la cadena y enviar mensajes de marcha/paro o de emergencia.

    • Base de datos y servidor en el Raspberry PLC
    • Copias de seguridad en la nube
    • Oficina: órdenes, marcha/paro y mensajes de emergencia
    Raspberry PLCBase de datosServidorNubecopias de seguridadOficina centralRUN
    Filas en el PLC0
    Desde la última copia0
    Cadena0

    Mensajes de la oficina (ejemplo)

      Simulación ilustrativa. Valores de ejemplo, sin datos de una instalación. Un mensaje remoto no es una función de seguridad. La parada de emergencia de una cinta real sigue cableada en la máquina.

      Ejemplo de código: puente de MQTT a SQL Server en Python en un Raspberry PLC

      Arquitectura del sistema

      ¿Cómo lee, clasifica e informa un solo Raspberry PLC?

      El Raspberry PLC es el controlador maestro de todos los sensores. Lee el lector de códigos por USB, muestra el estado en un televisor del almacén, mueve los motores de la cinta con un variador de frecuencia y lee los sensores a lo largo de la cinta. Mantiene su propia base de datos y ejecuta su propio servidor. Los datos van a la nube como copia de seguridad, y la oficina central se conecta por internet. En el esquema original, el PLC, la nube y las oficinas tienen wifi. El caso no publica la interfaz del variador, el número de sensores ni el cableado.

      Logistics automation with a Raspberry PLCAlmacénWifi en el esquemaLector de códigosUSBTelevisorpantalla en el almacénSensores de la cintamovimiento o peso (opción)Variador de frecuenciamotores: interfaz no publicadaRaspberry PLCcontrolador maestroBase de datosServidor propioInternetNubecopias de seguridadOficina centralórdenes, marcha/paro, emergenciaUna disposición posible. El caso no publica la interfaz del variador, el número de sensores ni el cableado.AlmacénWifi en el esquemaLector de códigosUSBTelevisorpantalla en el almacénSensores de la cintamovimiento o peso (opción)Variador de frecuenciamotores: interfaz no publicadaRaspberry PLCcontrolador maestroBase de datosServidor propioInternetNubecopias de seguridadOficina centralórdenes, marcha/paro, emergenciaUna disposición posible. El caso no publicala interfaz del variador, el número de sensoresni el cableado.
      Datos: base de datos, nube y oficinaSeñales desde y hacia el almacénElementos de ejemplo, el caso no los publica
      Señales y datos
      DatoEntreTipoFunción
      Código del paqueteEntreLector de códigos → Raspberry PLCTipoUSBFunciónLee la información de cada paquete en la entrada
      Vista en directoEntreRaspberry PLC → televisor (pantalla en el almacén)TipoPantallaFunciónMuestra los datos del paquete y el estado del sistema en todo momento. El caso cita una conexión HDMI. La ficha técnica del Raspberry PLC no indica ningún puerto HDMI
      Posición del paqueteEntreSensores de la cinta → Raspberry PLCTipoSensorFunciónLe dice al PLC dónde está el paquete. Los detectores de movimiento o de peso son una opción
      Motores de la cintaEntreRaspberry PLC → variador de frecuencia → motoresTipoVariadorFunciónLleva el paquete a su destino. Interfaz no publicada
      RegistrosEntreRaspberry PLC → base de datos propiaTipoLocalFunciónGuarda cada paquete y su sitio
      Copia de seguridadEntreRaspberry PLC → nubeTipoInternetFunciónCopias de seguridad de la base de datos
      Control remotoEntreOficina central ↔ servidor del PLCTipoInternetFunciónVista, órdenes, marcha/paro y mensajes de emergencia
      Esquema original: PLC, lector de códigos de barras, televisor, cinta transportadora con motores y sensores, almacén, nube y oficinas
      Del caso originalEl esquema original del caso: el PLC con wifi, el lector de códigos de barras, el televisor, una cinta con dos motores (M) y sus sensores, tres bloques de almacenaje, la nube con base de datos, servidor y seguridad, y las oficinas.

      Por qué funciona

      Un solo controlador para todo el flujo de entrada.

      Control desde el primer segundo

      El paquete se identifica en la entrada, antes de moverse. Todos los pasos siguientes parten de esa lectura.

      PLC, base de datos y servidor en un equipo

      El Raspberry PLC funciona con Linux. El diseño lo aprovecha para tener su propia base de datos y su propio servidor en el controlador, junto a las E/S.

      Dos copias de los datos

      El PLC escribe cada lectura nueva en su base de datos y hace copias de seguridad en la nube.

      Menos E/S para los motores

      Un variador de frecuencia gobierna los motores, así el PLC los controla sin ocupar E/S innecesarias.

      Sensores a medida del paquete

      Los detectores de movimiento o de peso le dicen al PLC dónde está cada paquete. Elige el tipo que encaje con tus cajas.

      Rápido de poner en marcha

      El caso destaca la potencia del Raspberry PLC: un solo controlador cubre todos estos objetivos con una implementación rápida de los componentes.

      Hardware

      Un Raspberry PLC como controlador maestro.

      RASPBERRY PLC 21 FLEX, PLC industrial basado en Raspberry Pi

      Raspberry PLC

      PLC industriales construidos alrededor de una Raspberry Pi, para tu carril DIN. En este diseño, un Raspberry PLC es el controlador maestro: lee el lector de códigos y los sensores, mueve los motores con el variador, mantiene la base de datos y ejecuta el servidor.

      Función
      Controlador maestro, base de datos y servidor
      Ordenador
      Raspberry Pi 4, cuatro núcleos de 64 bits
      Sistema operativo
      Debian de 64 bits, preinstalado
      Programación
      Python, Node-RED, C/C++
      Red
      2 x Ethernet, wifi, Bluetooth LE
      USB
      2 x USB 2.0, 2 x USB 3.0
      Serie
      2 x RS-485
      Familia
      19R, 21, 38AR, 38R, 42, 57R, 58, CPU-Gateway

      El caso no publica el modelo exacto de Raspberry PLC. Los valores de arriba son del Raspberry PLC 21, y la imagen muestra el RASPBERRY PLC 21 FLEX. Cuenta primero tus sensores y las señales de los motores, y después elige el modelo de la familia.

      Preguntas sobre este caso

      ¿Cómo clasifica un PLC los paquetes cuando entran en un almacén?

      En este diseño, un lector de códigos de barras conectado a un puerto USB del Raspberry PLC lee cada paquete en la entrada. El PLC guarda los datos en su propia base de datos y los muestra en una pantalla. Cuando el paquete se confirma, el PLC arranca los motores de la cinta con un variador de frecuencia, y las cintas llevan el paquete a su destino. Los sensores a lo largo de la cinta indican dónde está el paquete, y cada caja tiene un lugar específico, así que el stock siempre se conoce. Los patrones de clasificación los defines tú.

      ¿Puede un Raspberry PLC tener su propia base de datos y su propio servidor?

      Sí. Es una idea central de este caso: el PLC guarda la información en su propia base de datos y ejecuta su propio servidor, desde el que puedes verlo todo. El Raspberry PLC funciona con Debian de 64 bits, así que puedes usar Python, Node-RED o C/C++ y las herramientas de Linux que ya conoces. El caso no indica qué base de datos ni qué software de servidor usa. Como ejemplo relacionado, consulta el puente de MQTT a SQL Server en Python en un Raspberry PLC. Para registros de activaciones sincronizados con un ERP, consulta el pack de proyecto de mezcla industrial (TouchBerry y SQL Server).

      ¿Cómo se conecta un lector USB de códigos de barras a un PLC?

      Conéctalo a un puerto USB del Raspberry PLC. El Raspberry PLC 21, por ejemplo, tiene dos puertos USB 2.0 y dos USB 3.0. Una forma habitual de leerlo: muchos lectores USB de códigos de barras aparecen en Linux como un teclado o como un puerto serie, y un programa en Python lee cada código y lo escribe en la base de datos. Comprueba el modo de tu lector. El caso no publica el modelo del lector.

      ¿Cómo lleva el PLC cada paquete a su carril?

      Cuando un paquete se confirma, el PLC activa los motores de la cinta y las cintas llevan el paquete a su destino. Los sensores a lo largo de la cinta le dicen al PLC dónde está el paquete. El caso propone detectores de movimiento o de peso. Un variador de frecuencia gobierna los motores, así el PLC los controla sin ocupar E/S innecesarias. Los patrones de clasificación los defines tú: el PLC decide el carril de cada paquete a partir de su lectura en la entrada. El caso no publica los patrones ni la interfaz del variador.

      ¿Puede la oficina parar el almacén a distancia?

      En este diseño, sí: desde la oficina central puedes enviar órdenes, actuar sobre la cadena y enviar mensajes de marcha/paro o de emergencia por internet. Un mensaje remoto no es una función de seguridad. La parada de emergencia de la cinta tiene que seguir cableada en la máquina. El esquema original muestra también un bloque de seguridad en la nube, y el caso no publica cómo funciona. Consulta los enclavamientos de seguridad y parada de emergencia en un Raspberry PLC.

      ¿Qué partes de este caso son hechos y cuáles son ejemplos?

      Hechos del caso original: un PLC basado en Raspberry Pi como controlador maestro de todos los sensores, su propia base de datos y su propio servidor, un lector USB de códigos de barras en la entrada, un televisor con conexión HDMI y una pantalla en el almacén, cintas transportadoras con motores y variador de frecuencia, sensores a lo largo de la cinta (detectores de movimiento o de peso como opción), un lugar específico para cada caja, copias de seguridad en la nube, control remoto desde la oficina central con órdenes, marcha/paro y mensajes de emergencia, y wifi en el esquema. Ejemplos: códigos de paquete, carriles, patrones de clasificación, frecuencias del variador, el intervalo de copia, la interfaz del variador, el software de base de datos y de servidor, y el modelo de PLC.

      Descarga el caso de estudio

      PDF de 4 páginas con el reto, la lógica, la arquitectura y el hardware. Sin formularios.

      ¿Flujo de entrada similar?

      Cuéntanos cómo entran tus paquetes y adónde van. Te responderá un ingeniero.

      Dinos cómo entran los paquetes, qué códigos lees (código de barras, QR o RFID), cuántos destinos tienes, cómo se mueven las cintas y adónde deben ir los datos. Te diremos qué controlador encaja y cómo conectarlo.

      • Respuesta de nuestro equipo técnico
      • Recuento de E/S y dimensionado del controlador para tu almacén
      • PLC basados en Arduino, ESP32 o Raspberry Pi